JPS6223582A

JPS6223582A - 可変容量ラジアル圧縮機

Info

Publication number: JPS6223582A
Application number: JP60161425A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Iwanami; 重樹岩波; Mitsuo Inagaki; 光夫稲垣; Hideaki Sasaya; 笹谷　英顕
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1985-07-22
Filing date: 1985-07-22
Publication date: 1987-01-31
Also published as: JPH0451667B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は可変容量ラジアル圧縮機に関し、例えば自動車
用空調装置用の冷媒圧縮機として使用して有効である。

〔従来の技術〕

近年、省エネルギ一対策として、圧縮機の容量制御を行
なうことが考案されているが、ラジアル圧縮機において
は、今だに実用的に有効なものが考案されていない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで本発明は上記の点に鑑みてなされるものであって
、比較的簡単な構造で、かつ連続的に吐出容量を変更す
ることが可能な可変容量ラジアル圧縮機を提供すること
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記問題点を解決する手段として、多気筒の
シリンダ内に挿入されて往復運動するピストンと、該ピ
ストンによって区画形成されて作動流体を吸入通路から
吸入するとともに吐出通路へ吐出する作動室と、前記ピ
ストンを駆動するためにハウジング内にて前記ピストン
と公転部材とを連結する連接棒と、前記公転部材を公転
駆動するための遍心ピンを有する回転駆動部材とを有し
、前記公転部材を前記遍心ピンを中心にして自転回動す
ることにより前記ピストンの下死点を変更することによ
って吐出容量を変化することを特徴とする。

〔実施例〕

以下、本発明の第１実施例を第１図〜第６図に基づいて
説明する。

第１図は第１実施例の縦断面図であり、第２図。

第３図は第１図のｎ−ｎ線に沿う断面図、第４図はクラ
ンクシャフトの斜視図、第５図は内部構造を示す構成図
、第６図は圧力調整弁を示す図である。

１はシリンダブロックである。フロントハウジング２は
ボルト３によりシリンダブロック１に固定され、リアハ
ウジング４はポルト５によりシリンダブロック１に固定
される。外部駆動力を受けて回転する回転駆動部材であ
るクランクシャフト６は、フロントハウジング２に軸受
７７、軸受８を介して回転自在に支持される。クランク
シャフト６の円板部６ａには、第４図に示すようにクラ
ンク遍心ピン７の基部１０がスライド可能となるように
ガイド溝６ｂが設けられている。この溝６ｂにはスプリ
ング９が挿入されており、通常クランク遍心ピン７はク
ランクシャフト６の軸心より最大所定量ρだけ遍心して
いる。そして、この遍心量ｅはクランク遍心ピン７に加
わる外力により連続的にρからμまで（０くμ＜ｅ＜ρ
）変えることができる。

クランク遍心ピン７には軸受１１を介して公転円板１２
が回転自在に支持される。円板１２の外周側に設けられ
る４個のピン１３には連接棒１４の一端が回転自在に支
持され、連接棒１４の他端にはピストン１５のピン１６
が回転自在に支持される。ピストン１５はシリンダブロ
ックｌのシリンダ１７内に往復運動可能に挿入されてい
る。

第１図に示す公転円板１２の左側、即ちクランクシャフ
ト６と反対側には、第５図に示される２面巾のスライド
溝１２ａが設けられ、このスライド溝１２ａには第１ガ
イド円板１８の側面に設けられる第ル−ル１９が摺動可
能に嵌合されている。また第１ガイド円板１８には第ル
−ル１９と反対側面に、第２レール２０が第ル−ル１９
と直交する位置関係となるように設けられており、この
第２レール２０は第２ガイド円板２１に設けるスライド
溝２１ａに摺動可能に嵌合している。

第２ガイド円板２１は、これと一体のシャフト２２によ
って、シリンダブロック１の軸穴２３に回転自在に支持
されている。よって公転円板１２は、そのスライド溝１
２ａ、第１ガイド円板１８のレール１９．２０、及び第
２ガイド円板２１を組合せることにより、公転運動する
ものである。また第２ガイド円板２１は、円板２１に所
定回動角にわたって形成された長溝１１０と、シリンダ
ブロックｌに圧入された規制ピン１００によってその回
転角が規制されているので、公転円板２１がクランク遍
心ピン７を中心として自転回動する角度も規制される。

尚、第２ガイド円板２１が自転可能のため、公転円板１
２の公転運動が不安定になる点については、第２ガイド
円板２１の慣性を大きくすることによって、公転運動を
安定にするものである。

シリンダブロック１のシリンダ１７の上端には吸入弁２
６を介してシリンダヘッド２４及びヘッドカバー２５が
図示されないボルトで固定される。

吐出弁２７は図示されないボルトでシリンダヘッドに固
定されている。

このような構成により、クランクシャフト６の回転に供
い、公転円板１２が公転運動してピストン１５が往復運
動をおこなうと、冷媒ガスは図示されない吸入ポートよ
り吸入され、吸入空間２８、吸入通路２９を通り吸入室
３０へ入り、吸入口３１より吸入弁２６を介してシリン
ダ１７内の作動室３２内へ吸入された後、圧縮される。

この圧縮された冷媒ガスは、吐出口３３より吐出弁２７
を介して吐出室３４へ、吐出された後、吐出通路３５よ
り吐出空間３６へはいり吐出ポート３７より外部へ吐出
される。

尚、吸入ポートは冷凍サイクルの蒸発器（省図示）に連
通し、吐出ポート３７は冷凍サイクル凝縮器（省図示）
に連通ずるものである。図中３８はクランクシャフト６
を伝って冷媒ガスが外部に漏洩するのを防止するための
軸封装置である。

また公転円板１゛２が自転回動できる角度（ガイド円板
２１の長溝１１０の角度）およびクランク遍心ピン７の
最大遍心量ρ及び最小遍心量μについては１気筒当りの
最大容積と最小容積より求められるものである。

またシリンダブロック１内に密閉される空間３９は、各
ピストン１５の背圧を調整する背圧室として設けられて
おり、この空間３９は第６図に示す様に調圧通路５０．
５１を介して各々吐出空間３６、吸入空間２８と連通し
ている。調圧通路５０の途中には、圧力調整弁５２が設
けられるとともに、調圧通路５１の途中には絞り５３が
設けられており、調整弁５２もデユーティ制御すること
によって背圧室である空間３９は吸入圧力から吐出圧力
まで連続的に制御される。尚、調圧通路５１は、吸入通
路２９．吸入室３０に連通させても良いし、調圧通路５
０は、吐出室３４．吐出通路３５と連通しても良い。

次に、本実施例の作動について、第２図及び第３図を用
いて説明する。第２図は本実施例のラジアル圧縮機の最
大容量時の状態を示す図である。

空間３９は、圧力調整弁５２により吸入圧力と等しい比
例的低い圧力になっている。この状態よりクランクシャ
フト６を時計回りに回転させると、公転円板１２は時計
回りに公転を始め、それに供い各ピストン１５が往復運
転し、各作動室３２内で冷媒ガスの吸入、圧縮、吐出が
おこなわれる。

この際、作動室３２内の平均的圧力は吸入圧力以上とな
り、ピストン１５の背圧室である空間３９は吸入圧力に
なっているため、ピストン１５は、ラジアル方向内側へ
力を受け、この力は各連接棒１４を介して円板１２へ伝
わり、結局、円板１２は全体としてクランクピン７を中
心として反時計回りのモーメントを受は反時計回り方向
へ、ピン１００との関係において円板２１の傾くことの
できる角度最大限に自転回動する（傾く。）よって各ピ
ストン１５の下死点が下降する。また円板１２は回転し
ているため遠心力を受け、クランク偏心ピン７は回転半
径を広げようとする。ここで、各ピストン１５の上死点
が各シリンダへラド２４に規制されて、クランク偏心ピ
ン７はクランクシャフト６の軸心より最大遍心量ρで遍
心する位置にて回転し、円板１２は最大遍心量ρにて公
転運動を行う。よって円板１２の中心軌跡は破線４０の
如くなり、各ピストン１５のビストンストロークが増加
して最大容量でポンプ作用する。

次に、最小容量時の状態について第３図を用いて説明す
る。

最小容量時には、空間３９は圧力調整弁５２により吐出
圧力に調整されている。この状態よりクランクシャフト
６を時計回りに回転させると円板１２は時計回りに公転
を始め、それに供い各ピストン１５が往復運動し、各作
動室３２内で冷媒ガスの吸入、圧縮、吐出がおこなわれ
るが、作動室３２内の平均的圧力は吐出圧力以下となる
ため、ピストン１５はラジアル方向外側へ力を受け、こ
の力の合力が円板１２にクランクピン７を中心とし時計
回り方向のモーメントを与え、公転円板１２は第２ガイ
ド円板２１の傾くことのできる角度最大限に時計回り方
向へ傾く。よって各ピストン１５の下死点が上昇する。

また円板１２は遠心力によりクランクピンの回転半径を
広げようとするが、各ピストン１５の上死点が各シリン
ダへ・ノド（２４）により規制されるので、クランクピ
ン７はクランクシャフト６の軸心より遍心Ｍｅを小さく
するよう方向へ移動し、最小遍心量μとなる位置（クラ
ンクピン７）の中心軌跡で公転運動を行う。よって円板
１２の中心軌跡は破線４１の如くなり、各ピストン１５
のビストンストロークが減少して最小容量でポンプ作用
する。

このように、空間３９内の圧力を吐出圧力から吸入圧力
の間で調節することにより公転円板１２にモーメントを
与え公転円板１２を傾けることによりピストン１５の下
死点を変更するとともにシリンダヘッドによりピストン
１５の上死点を規制することにより、作動室３２内のデ
ッドボリュームを増加させることなくピストン１５のス
トロークを変え、容量調整をおこなうものである。尚、
各作動室（３２）内の圧力が異なるため、円板１２にス
ライド可能な円板１８．２１を設は円板２１の慣性を大
きくすることにより円板１２の公転運動を安定させるも
のである。

第７図、第８図及び第９図に基づいて第２実施例を示す
。尚、前述第１実施例と同一構成については、同一符号
を付して説明は省略する。また、第７図及び第８図は第
２実施例の断面図で、第１図のｎ−ｎ線に沿う断面に対
応する部分のものである。第２実施例においては第１実
施例と異なり第９図のようにクランクシャフト６１のク
ランク遍心ピン７１は固定されてその遍心量は一定であ
るので、公転円板１２の公転半径を一定にするものであ
る。また第７図及び第８図における連接棒１４′は第１
実施例の連接棒１４よりも短くなっており、円板６１の
傾きにかかわらず、各ピストン１５は、上死点において
シリンダヘッド２４と接触しない関係となっている。

次に作動について説明する。

第６図は最大容量時の状態を示す図である。空間３９は
圧力調整弁４２により吐出圧力になっている。この状態
よりクランクシャフト６１を時計回り方向へ回転させる
と、各作動室３２で冷媒ガスの吸入、圧縮、吐出がおこ
なわれるが、作動室３２内の平均的圧力は吐出圧力以下
となるためピストン１５はラジアル方向外側へ力を受け
、円板１２全体はクランクピン７１を中心として時計回
り方向のモーメントを受け、公転円板１２は時計回り方
向に傾ける角度最大限に傾きつつ公転運動をおこなう。

よって、各ピストン１５の上・下死点が上昇するのでビ
ストンストロークは一定であるが、ピストン１５上死点
における作動室３２内のデッドボリュームが減少するの
でポンプ吐出容量が増加する。尚、破線４２はクランク
ピン７１の中心軌跡であり、上死点における各ピストン
１５はシリンダヘッド２４と当接しない。

第７図は最低容量時の状態を示す図である。空間３９は
圧力調整弁５２により吸入圧力になっている。この状態
では作動室３２内の平均的圧力は吸入圧力以上となるた
め円板１２は反時計回りのモーメントを受け、反時計回
りに傾ける角度最大限に傾きつつ公転運動をおこなう。

よって各ピストン１５の上・下死点が下降するので、ピ
ストン１５の上死点における作動室３２内のデッドボリ
ュームが増加し、ポンプ吐出容量が減少する。尚、この
時のクランクピン７１の中心軌跡は前述と同様破線４２
と同一である。したがって、ピストン１５のビストンス
トロークはほぼ変えず、ピストン１５の上死点における
作動室３２内のデッドボリュームの容積を変更すること
によりポンプ吐出容量の調整をおこなうものである。

このように第２実施例では空間３９内の圧力を吐出圧力
から吸入圧力の間で変えることにより円板１２の傾きを
変え、ピストン１５のピストンスクロークをほぼ変えず
、デッドボリュームを増すことにより容量調整をおこな
うことができる。

尚、上述の実施例においては、ピストン１５の背圧室で
ある空間３９内の圧力を第６図に示す調圧弁５２によっ
て制御したが、他の構成の電磁弁又は他の調圧回路を用
いても良いことは言うまでもない。

また上述実施例においては、ピストン１５の背圧室であ
る空間３９内の圧力を調整することによって、公転円板
１２を自転回動する（傾ける）構成としたが、第２ガイ
ド円板２１を例えば電動モータ、歯車等を介して外部動
力によって所定回動角度内で回動制御しても、公転円板
１２を自転回動制御することが可能であることは言うま
でもない。

〔発明の効果〕

以上述べた様に、連接棒を介してピストンを駆動する公
転部材を、自転回動するという比較的筒車な構成をもっ
てラジアル圧縮機の吐出容量を制御することが可能とな
る。また公転部材が自転回動角を制御することによって
、ラジアル圧縮機の吐出容量を連続的に制御することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の可変容量ラジアル圧縮機の第１実施例
を示す縦断面図、第２図、第３図は第１図に示した可変
容量ラジアル圧縮機の■−■線に沿う断面図であって、
第２図はその最大容量時を示し、第３図はその最小容量
時を示す。第４図はクランクシャフトを示す斜視図、第
５図は公転円板、ガイド円板の構成を示す構成図、第６
図は圧力調整弁を示す圧力回路図、第７図〜第９図は第
２実施例を示し、第７図はその最大容量時を示し、第８
図はその最小容量時を示し、第９図はそのクランクシャ
フトを示す斜視図である。１・・・シリンダブロック、２・・・フロントハウジン
グ、４・・・リアハウジング、６・・・クランクシャフ
ト２７・・・クランク遍心ピン２１２・・・公転円板、
１４゜１４′・・・ｉｌ接棒、　　１５・・・ピストン
、１７・・・シリンダ、１８・・・第１ガイド円板、２
１・・・第２ガイド円板、２８・・・吸入空間、２９・
・・吸入通路、３０・・・吸入室、３２・・・作動室、
３４・・・吐出室、３５・・・吐出通路、３Ｇ・・・吐
出空間、３９・・・ピストンの背圧室となる空間、４０
，４１．４２・・・公転円板の公転中心軌跡、５０．５
１・・・調圧通路、５２・・・圧力調整弁。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）多気筒のシリンダ内に挿入されて往復運動するピ
ストンと、該ピストンによって区画形成されて作動流体
を吸入通路から吸入するとともに吐出通路へ吐出する作
動室と、前記ピストンを駆動するためにハウジング内に
て前記ピストンと公転部材とを連結する連接棒と、前記
公転部材を公転駆動するための遍心ピンを有する回転駆
動部材とを有し、前記公転部材を前記遍心ピンを中心に
して自転回動することにより前記ピストンの下死点を変
更することによって吐出容量を変化する可変容量ラジア
ル圧縮機。
（２）前記遍心ピンは、前記回転駆動部材の回転軸心に
対する遍心量を変化できるように設けられて前記公転部
材の公転半径を変化する特許請求の範囲第１項記載の可
変容量ラジアル圧縮機。
（３）前記遍心ピンは、前記回転駆動部材の回転軸心に
対する遍心量が一定であって、前記公転部材は前記遍心
ピンを中心として自転回動することにより前記ピストン
の上死点及び下死点を変更する特許請求の範囲第１項記
載の可変容量ラジアル圧縮機。
（４）前記ハウジング内にある前記ピストンの背圧室は
、前記吐出通路及び前記吸入通路と調圧通路を介して通
過するとともに、前記調圧通路の途中に設けられる圧力
調整弁によって吸入圧力から吐出圧力までの圧力に制御
される特許請求の範囲第１項記載の可変容量ラジアル圧
縮機。